(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線が曲がった曲がり部を有する曲管を製造する曲管製造装置であって、
長い帯状の被加工材を長手方向に所定の軌跡で切断して、切断縁が波状曲線で他方の側縁が直線である２つの帯材を形成する切断手段と、
前記帯材の切断縁に第１のハゼを形成する第１のハゼ形成手段と、
前記第１のハゼに係合する第２のハゼを前記帯材の他方の側縁に形成し、かつ前記被加工材の幅寸法に適合するように前記帯材の幅方向に調整自在な第２のハゼ形成手段と、
前記第１のハゼと第２のハゼとが形成された帯材を、前記波状曲線の山部が外円弧側に位置し谷部が内円弧側に位置するように螺旋状に巻き、互いに隣接する前記第１のハゼと第２のハゼとを係合して前記曲がり部を形成する巻き成形手段と、
を備えることを特徴とする曲管製造装置。
【請求項２】
前記巻き成形手段は、内径が異なる円環状の成形冶具を着脱自在に備え、前記成形冶具の内面に沿って前記帯材を巻く、
ことを特徴とする請求項１に記載の曲管製造装置。
【請求項３】
前記第１のハゼ形成手段と第２のハゼ形成手段と巻き成形手段とは、前記２つの帯材に対してそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の曲管製造装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の曲管製造装置による曲管製造方法であって、
前記切断手段によって、長い帯状の被加工材を長手方向に所定の軌跡で切断して、切断縁が波状曲線で他方の側縁が直線である２つの帯材を形成するステップと、
前記第１のハゼ形成手段によって、前記帯材の切断縁に第１のハゼを形成するステップと、
前記第２のハゼ形成手段によって、前記第１のハゼに係合する第２のハゼを前記帯材の他方の側縁に形成するステップと、
前記成形手段によって、前記第１のハゼと第２のハゼとが形成された帯材を、前記波状曲線の山部が外円弧側に位置し谷部が内円弧側に位置するように螺旋状に巻き、互いに隣接する前記第１のハゼと第２のハゼとを係合するステップと、
を備えることを特徴とする曲管製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸線が曲がった（カーブした）空調用ダクトや排気管、排水管などの曲管を製造する曲管製造装置および曲管製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状の金属板を螺旋状に巻いて、金属板の隣接する縁同士をはぜ接続して曲管を製造する方法において、材料歩留まりを向上させる、あるいはスクラップを発生させない技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、一方の縁が直線で他方の縁が波形曲線の帯状金属板を、一枚の金属帯状板材から二枚取りする。そして、帯状金属板を螺旋状に巻回し、周面外カーブに帯状金属板の大幅部を、内カーブに帯状金属板の小幅部を位置させて、隣接する縁同士をはぜ接続する。これにより、円弧状に曲がった曲管を製造するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０６−０４６０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、曲管は、使用目的や使用環境などに応じて、多様な大きさ・径が存在するが、上記のような製造方法では、各径に応じた製造装置で曲管を製造しなければならない。すなわち、ひとつの製造装置では、ひとつの・特定の管径、曲率半径の曲管しか製造することができず、多様な大きさ・径の曲管を製造するには、多くの製造装置を要し、設備費がかさんでしまう。
【０００５】
そこでこの発明は、複数の大きさ・径の曲管を製造することができる曲管製造装置および曲管製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、軸線が曲がった曲がり部を有する曲管を製造する曲管製造装置であって、長い帯状の被加工材を長手方向に所定の軌跡で切断して、切断縁が波状曲線で他方の側縁が直線である２つの帯材を形成する切断手段と、前記帯材の切断縁に第１のハゼを形成する第１のハゼ形成手段と、前記第１のハゼに係合する第２のハゼを前記帯材の他方の側縁に形成し、かつ前記被加工材の幅寸法に適合するように前記帯材の幅方向に調整自在な第２のハゼ形成手段と、前記第１のハゼと第２のハゼとが形成された帯材を、前記波状曲線の山部が外円弧側に位置し谷部が内円弧側に位置するように螺旋状に巻き、互いに隣接する前記第１のハゼと第２のハゼとを係合して前記曲がり部を形成する巻き成形手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、切断手段によって、被加工材が切断されて２つの帯材が形成され、第１のハゼ形成手段によって、帯材の切断縁に第１のハゼが形成され、第２のハゼ形成手段によって、帯材の他方の側縁に第２のハゼが形成される。そして、巻き成形手段によって、帯材が螺旋状に巻かれながら第１のハゼと第２のハゼとが係合されて、曲がり部が形成される。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の曲管製造装置において、前記巻き成形手段は、内径が異なる円環状の成形冶具を着脱自在に備え、前記成形冶具の内面に沿って前記帯材を巻く、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の曲管製造装置において、前記第１のハゼ形成手段と第２のハゼ形成手段と巻き成形手段とは、前記２つの帯材に対してそれぞれ設けられている、ことを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の曲管製造装置による曲管製造方法であって、前記切断手段によって、長い帯状の被加工材を長手方向に所定の軌跡で切断して、切断縁が波状曲線で他方の側縁が直線である２つの帯材を形成するステップと、前記第１のハゼ形成手段によって、前記帯材の切断縁に第１のハゼを形成するステップと、前記第２のハゼ形成手段によって、前記第１のハゼに係合する第２のハゼを前記帯材の他方の側縁に形成するステップと、前記成形手段によって、前記第１のハゼと第２のハゼとが形成された帯材を、前記波状曲線の山部が外円弧側に位置し谷部が内円弧側に位置するように螺旋状に巻き、互いに隣接する前記第１のハゼと第２のハゼとを係合するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１および４に記載の発明によれば、切断手段と第１のハゼ形成手段と第２のハゼ形成手段とによってハゼが形成された帯材が、巻き成形手段によって、螺旋状に巻かれて曲がり部を有する曲管が製造される。つまり、長い帯状の被加工材から自動的に曲管が製造される。しかも、被加工材の幅寸法に適合するように第２のハゼ形成手段が帯材の幅方向に調整自在なため、製造する曲管の大きさ・径に応じて被加工材の幅の大きさを変える場合でも、被加工材つまり帯材の幅の大きさに合わせて第２のハゼ形成手段を調整することで、複数の大きさ・径の曲管を製造することができる。すなわち、ひとつの本製造装置で、複数の大きさ・径の曲管を製造することができ、設備費を著しく削減することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、成形冶具の内面に沿って帯材を螺旋状に巻くため、帯材のスプリングバックによる変形が抑制され、より精度高く、かつ容易に帯材を螺旋状に巻くことができる。しかも、内径が異なる成形冶具を着脱自在なため、製造する曲管の大きさ・径に応じた内径の成形冶具を装着することで、複数の大きさ・径の曲管を製造することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、第１のハゼ形成手段と第２のハゼ形成手段と巻き成形手段とが、２つの帯材に対してそれぞれ設けられているため、２つの帯材を同時に加工して、２つの曲管を同時に製造することができる。この結果、生産性が向上し、しかも、上記のように、複数の大きさ・径の曲管を製造することができるため、稼働率、生産効率が著しく高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態に係る曲管製造装置を示す平面図の一部である。
【図２】図１の続きの平面図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る曲管製造装置を示す正面図の一部である。
【図４】図３の続きの正面図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る丸エルボダクトを示す正面図である。
【図６】この発明の実施の形態に係るダブルはぜとシングルはぜとの係合状態を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態に係るカット材を示す平面図である。
【図８】この発明の実施の形態に係るコイル材の切断軌跡を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜４は、この発明の実施の形態に係る曲管製造装置１００を示す平面図と正面図であり、図１の矢印Ａと図２の矢印Ａとを合わせることで全体の平面図が構成され、図３の矢印Ｂと図４の矢印Ｂとを合わせることで全体の正面図が構成される。この曲管製造装置１００は、軸線が曲がった曲がり部を有する曲管を製造する装置であり、主として、カット形成ステージ１０１と巻き成形ステージ（巻き成形手段）１０２とを備えている。ここで、この実施の形態では、製造する曲管が、図５に示すような丸エルボダクト１の場合について説明する。この丸エルボダクト１は、断面が円筒状の空調用ダクトで、軸線（中心線）が円弧状に９０度曲がった曲がり部１１と、この曲がり部１１の両端部に設けられ軸線が真直ぐな継ぎ手部１２、１３とを有する。
【００１６】
カット形成ステージ１０１は、長い帯状の被加工材（コイル材）Ｍが設置されたアンコイラ１０３の下流側に設置され、外縁ローラユニット（第２のハゼ形成手段）１０４とカッタユニット（切断手段）１０５と内縁ローラユニット（第１のハゼ形成手段）１０６とを備えている。アンコイラ１０３は、コイル状に巻かれたコイル材Ｍを巻き出す装置であり、外縁ローラユニット１０４は、アンコイラ１０３から巻き出されたコイル材Ｍの両側縁にダブルはぜ（第２のハゼ）２ａを形成するものである。
【００１７】
具体的には、コイル材Ｍの長手方向に沿って、複数の外縁ローラ１４１が配設され、各外縁ローラ１４１でコイル材Ｍの側縁を順次曲げて、図６に示すようなダブルはぜ２ａを形成する。ここで、図６に示すダブルはぜ２ａおよび後述するシングルはぜ２ｂは、ダブルはぜ２ａとシングルはぜ２ｂとが係合・接合された状態を示し、外縁ローラユニット１０４や内縁ローラユニット１０６で形成される形状とは、異なる。つまり、図６に示すような係合が可能な形状に、各ローラユニット１０４、１０６で形成される。
【００１８】
また、外縁ローラユニット１０４は、コイル材Ｍの幅方向、つまり後述するカット材（帯材）２の幅方向に移動自在となっている。すなわち、各外縁ローラ１４１が配設されたローラフレームが、コイル材Ｍの幅方向に移動・調整自在に配設され、第１の移動モータユニット１４２によって駆動されるようになっている。また、このような外縁ローラユニット１０４の移動・調整は、第１の制御盤１１１で制御され、コイル材Ｍの幅寸法、あるいは製造対象の丸エルボダクト１の管径などのパラメータを入力することで、入力されたパラメータに適合するように制御される。このように、製造対象の丸エルボダクト１に応じて、使用するコイル材Ｍの幅寸法、肉厚が予め設定され、コイル材Ｍの幅寸法などを変えることで、所定の丸エルボダクト１が製造できるようになっている、
【００１９】
カッタユニット１０５は、コイル材Ｍを長手方向に所定の軌跡で切断して、切断縁が波状曲線で他方の側縁が直線である２つの帯材を形成するものであり、外縁ローラユニット１０４の下流側に配設されている。すなわち、コイル材Ｍと点接触するカッタが、コイル材Ｍの幅方向に移動自在に配設され、アンコイラ１０３から送られてくるコイル材Ｍに対して、幅方向に移動しながらコイル材Ｍを切断することで、所定形状のカット材２を形成する。このようなカッタの動きは、第１の制御盤１１１でプログラム制御され、製造対象の丸エルボダクト１の管径、あるいはコイル材Ｍの幅寸法などのパラメータを入力することで、入力されたパラメータに適合するように制御される。
【００２０】
また、所定の軌跡とは、製造対象の丸エルボダクト１の管径、曲がり部１１の曲率半径、コイル材Ｍの幅寸法などに基づいて予め設定され、製造しようとする丸エルボダクト１が製造できる軌跡となっている。具体的には、この実施の形態では、図７、８に示すように、曲線形成部２１と直線形成部２２、２３とを備えたカット材２を形成する。ここで、曲線形成部２１は、長手方向の一方の側縁が直線で、他方の側縁が、山部２１ａと谷部２１ｂとが交互に連続する波形曲線となっている。この波形曲線のピッチ（山部２１ａと山部２１ａとの距離）Ｐと位置は、丸エルボダクト１の筒径・管径に基づき、山部２１ａが曲がり部１１の外円弧側に常に位置し、谷部２１ｂが曲がり部１１の内円弧側に常に位置するように、設定されている。また、曲線形成部２１の長さＬ１は、丸エルボダクト１の筒径に基づき、曲線形成部２１で曲がり部１１が形成されるように設定されている。
【００２１】
この曲線形成部２１の両端から、長手方向の両側縁が直線である直線形成部２２、２３が形成されている。直線形成部２２、２３の長さＬ２、Ｌ３は、丸エルボダクト１の筒径に基づき、第１の直線形成部２２で第１の継ぎ手部１２が形成され、第２の直線形成部２３で第２の継ぎ手部１３が形成されるように設定されている。ここで、図８中の二点鎖線Ｔが、カッタユニット１０５による切断軌跡である。
【００２２】
内縁ローラユニット１０６は、カット材２の切断縁にシングルはぜ（第１のハゼ）２ｂを形成するものであり、カッタユニット１０５の下流側に配設されている。具体的には、コイル材Ｍの長手方向に沿って、複数の内縁ローラ１６１が配設され、各内縁ローラ１６１でカット材２の切断縁（内縁）を順次曲げて、図６に示すようなシングルはぜ２ｂを形成する。また、外縁ローラユニット１０４と同様に、第２の移動モータユニット１６２によって、コイル材Ｍ・カット材２の幅方向に移動自在で、第１の制御盤１１１にコイル材Ｍの幅寸法などのパラメータを入力することで、入力されたパラメータに適合するように移動制御される。このように、この実施の形態では、内縁ローラユニット１０６も移動自在となっているが、カッタユニット１０５による切断の直後にシングルはぜ２ｂを形成することなどで、内縁ローラユニット１０６の位置を固定してもよい。
【００２３】
このようにして、外縁ローラユニット１０４でカット材２の直線縁（他方の側縁）にダブルはぜ２ａを形成し、内縁ローラユニット１０６でカット材２の切断縁にシングルはぜ２ｂを形成する。ここで、ダブルはぜ２ａをコイル材Ｍの状態で最初に形成しているが、結果的にカット材２の直線縁にダブルはぜ２ａが形成され、このような工程も本発明に含まれる。一方、コイル材Ｍを切断してカット材２とした後に、カット材２の直線縁にダブルはぜ２ａを形成してもよい。
【００２４】
また、外縁ローラユニット１０４と内縁ローラユニット１０６とは、２つのカット材２に対してそれぞれ設けられている。すなわち、コイル材Ｍの両側縁に対して、それぞれ外縁ローラユニット１０４が配設され、各カット材２の内縁（切断縁）に対して、それぞれ内縁ローラユニット１０６が配設されている。
【００２５】
ダブルはぜ２ａとシングルはぜ２ｂとが形成されたカット材２は、それぞれガイドフィーダ１０７を介して巻き成形ステージ１０２に送られる。ここで、ガイドフィーダ１０７は、カット材２を巻き成形ステージ１０２に案内・ガイドするとともに、ダブルはぜ２ａやシングルはぜ２ｂを整える機能を備えている。すなわち、カット形成ステージ１０１において、あるいはカット形成ステージ１０１後に、はぜ２ａ、２ｂが歪んだり、曲がったりする場合があり、このような変形したはぜ２ａ、２ｂを所定形状のガイド冶具に通すことで、正規の形状に整えるものである。
【００２６】
また、ガイドフィーダ１０７は、図２に示すように、コイル材Ｍ・カット材２の幅の大きさや送り角度などに応じて、水平方向に回動（首振り）自在となっている。このようなガイドフィーダ１０７とカット形成ステージ１０１との間は、カット材２への張力を調整するステージ・空間となっている。すなわち、カット形成ステージ１０１と巻き成形ステージ１０２とで、工程速度が異なる場合があり、この場合にカット材２に過剰な張力が加わることを防止するために、このステージでカット材２を弛ませた状態で、巻き成形ステージ１０２に送るものである。
【００２７】
巻き成形ステージ１０２は、カット形成ステージ１０１からのカット材２を螺旋状に巻いて丸エルボダクト１を成形するステージであり、複数の管径、曲率半径の丸エルボダクト１を成形できるようになっている。具体的には、図４に示すように、内径が異なる円環状の成形冶具１２１を着脱自在に備え、フィーダで成形冶具１２１の内側にカット材２を送り込む。これにより、成形冶具１２１の内面に沿って、曲線形成部２１の山部２１ａが外円弧側に位置し谷部２１ｂが内円弧側に位置し、かつ、互いに隣接するダブルはぜ２ａとシングルはぜ２ｂとが重なりながら、カット材２が螺旋状に巻かれていく。そして、ダブルはぜ２ａとシングルはぜ２ｂとが重なった部分を冶具で押圧して、係合・接合していく。
【００２８】
このような巻回、係合を第１の直線形成部２２、曲線形成部２１および第２の直線形成部２３に対して連続的に行うことで、曲がり部１１と継ぎ手部１２、１３とを有する丸エルボダクト１を成形する。つまり、第１の直線形成部２２で第１の継ぎ手部１２を形成し、曲線形成部２１で曲がり部１１を形成し、第２の直線形成部２３で第２の継ぎ手部１３を形成する。また、成形冶具１２１の周囲には、放射線状に複数の押さえアーム１２２が配設され、成形されてきた丸エルボダクト１を押さえアーム１２２で押さえながら、形を整えて保持する。そして、丸エルボダクト１が成形された後に、カット材２を切断して丸エルボダクト１を切り離すものである。
【００２９】
ここで、成形冶具１２１の内径は、製造対象の丸エルボダクト１の管径・外径と同寸法に設定され、また、この実施の形態では、丸エルボダクト１の管径（直径）と、曲がり部１１の曲率半径とが同寸法となるように、カット材２の形状が設定されている。すなわち、特定の管径および曲率半径の丸エルボダクト１を製造する場合に、これに対応する所定の内径の成形冶具１２１を装着する。さらに、各押さえアーム１２２は、アーム支持１２３に着脱自在に配設され、配設位置を変えることで、管径や曲率半径が異なる丸エルボダクト１に対応できるようになっている。
【００３０】
このような巻き成形ステージ１０２が、２つのカット材２に対してそれぞれ設けられている。また、フィーダによるカット材２の成形冶具１２１への送り速度や、カット材２の切断タイミングなどは、第２の制御盤１２４で制御されるようになっている。すなわち、製造対象の丸エルボダクト１のタイプを第２の制御盤１２４に入力することで、入力されたタイプに適合するように送り速度や切断タイミングなどが自動制御される。
【００３１】
次に、このような構成の曲管製造装置１００の作用について説明する。
【００３２】
まず、製造対象の丸エルボダクト１の管径や曲率半径に適合したコイル材Ｍをアンコイラ１０３にセットし、巻き成形ステージ１０２において所定の内径の成形冶具１２１を装着する。次に、第１の制御盤１１１にコイル材Ｍの幅寸法などを入力して、外縁ローラユニット１０４と内縁ローラユニット１０６とを所定の位置に移動させるとともに、カッタユニット１０５による切断軌跡を設定する。さらに、第２の制御盤１２４に丸エルボダクト１のタイプを入力して、巻き成形ステージ１０２における送り速度や切断タイミングなどを調整する。
【００３３】
次に、曲管製造装置１００を稼働させると、アンコイラ１０３から巻き出されたコイルＭがカット形成ステージ１０１に送られ、外縁ローラユニット１０４によってコイル材Ｍの両側縁にダブルはぜ２ａが形成される。続いて、カッタユニット１０５によって、コイル材Ｍが所定の形状に切断されて、上記のような２つのカット材２が形成され、続く内縁ローラユニット１０６によって、各カット材２の切断縁にシングルはぜ２ｂが形成される。
【００３４】
次に、各カット材２が、ガイドフィーダ１０７を介して巻き成形ステージ１０２に送られ、巻き成形ステージ１０２において、上記のようにして螺旋状に巻かれ、接合されて、所定の丸エルボダクト１が成形される。このような工程を連続的に行うことで、丸エルボダクト１が連続的に製造されるものである。
【００３５】
以上のように、この曲管製造装置１００によれば、コイル材Ｍから自動的かつ連続的に丸エルボダクト１を製造することができる。しかも、外縁ローラユニット１０４と内縁ローラユニット１０６とを移動、調整するとともに、カッタユニット１０５による切断軌跡を所定の軌跡に設定し、巻き成形ステージ１０２における送り速度や切断タイミングなどを調整して、所定の内径の成形冶具１２１を装着することで、複数の管径、曲率半径の丸エルボダクト１を成形することができる。すなわち、ひとつの本製造装置１００で、複数の大きさ・径の丸エルボダクト１を製造することができ、設備費を著しく削減することが可能となる。
【００３６】
しかも、外縁ローラユニット１０４と内縁ローラユニット１０６と巻き成形ステージ１０２とが、２つのカット材２に対してそれぞれ設けられているため、２つのカット材２を同時に加工して、２つの丸エルボダクト１を同時に製造することができる。この結果、生産性が向上し、しかも、上記のように、複数の大きさ・径の丸エルボダクト１を製造することができるため、稼働率、生産効率が著しく高いものとなる。また、成形冶具１２１の内面に沿ってカット材２を螺旋状に巻くため、カット材２のスプリングバックによる変形が抑制され、より精度高く、かつ容易にカット材２を螺旋状に巻くことができる。
【００３７】
一方、上記のような丸エルボダクト１によれば、一体のカット材２によって、曲がり部１１と継ぎ手部１２、１３とが連続的に形成された丸エルボダクト１が製造されるため、曲がり部１１と継ぎ手部１２、１３とを別々に製造して接続する必要がない。このため、生産性が高く、また、曲がり部１１と継ぎ手部１２、１３とに接続部がないため、空気漏れや強度の低下などを招くことがない。
【００３８】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、軸線が円弧状に９０度曲がった曲がり部１１を有する丸エルボダクト１について説明したが、９０度以外に曲がった曲がり部を有する丸エルボダクトにも適用することができる。また、継ぎ手部１２、１３を有さない丸エルボダクトや、一方の継ぎ手部１２、１３のみを有する丸エルボダクトにも適用することができる。さらに、第１の制御盤１１１と第２の制御盤１２４とを別体としているが、一体的に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
この発明は、空調用ダクトに限らず、排気管や排水管などその他の曲管にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１      丸エルボダクト（曲管）
１１    曲がり部
１２    第１の継ぎ手部
１３    第２の継ぎ手部
２      カット材（帯材）
２ａ    ダブルはぜ（第２のハゼ）
２ｂ    シングルはぜ（第１のハゼ）
１００  曲管製造装置
１０１  カット形成ステージ
１０２  巻き成形ステージ（巻き成形手段）
１０３  アンコイラ
１０４  外縁ローラユニット（第２のハゼ形成手段）
１０５  カッタユニット（切断手段）
１０６  内縁ローラユニット（第１のハゼ形成手段）
１０７  ガイドフィーダ
１２１  成形冶具
Ｍ      コイル材（被加工材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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